极压、抗磨剂对锂基润滑脂摩擦性能的影响.ppt

极压 抗磨剂对锂基润滑脂摩擦性能的影响 中国石化润滑油天津分公司 前言试验部分结果与讨论结论 前言 锂基润滑脂多选用抗氧抗腐蚀 防腐防锈 抗磨 极压等性能的添加剂 研制成极压型润滑脂 广泛应用于各种机械设备的润滑 成为一种多效性润滑剂 在工业行业应用量大 约占总用脂量的70 磷酸三甲酚酯 TCP 和二烷基二硫代磷酸锌 ZDDP T202 具有较好的抗磨性能 不同添加剂含量具有不同的抗磨效果 且与其他添加剂有较好的复配性 硫化烯烃 T321 对润滑脂有较好的极压性能 与含磷添加剂有较好的协同效应 产生明显极压 抗磨作用 实际生产中常碱性成脂 调入硬脂酸控制成品酸碱性 极压 抗磨添加剂对弱酸性锂基润滑脂胶体性能影响较小 因此 3种极压 抗磨剂在不同酸碱性锂基润滑脂中添加比例研究不仅对锂基脂实际生产有很好的指导作用 而且掌握其添加规律可进一步提高锂基润滑脂使用性能和应用范围 前言 本文考察 3种常见的极压 抗磨添加剂 T202 TCP和T321 在弱酸性和弱碱性锂基润滑脂的优良极压 抗磨性能 讨论 产生这种现象的原因及规律 前言 润滑脂样品的制备 采用150BS和HVI500为基础油 12 羟基硬脂酸与一定比例氢氧化锂等反应 用适当的硬脂酸控制酸碱性调制成弱碱性 弱酸性和酸性3种锂基润滑脂 室温下 分别加入不同浓度的上述3种极压 抗磨添加剂 搅拌均匀 并用三辊机研磨2遍 实验仪器和方法 四球试验机SH T0202 92和GB 3142方法 测PD或PB 德国Optimal公司SRV实验仪ASTMD 5707方法 评价各样品的抗磨性能 摩擦系数和磨斑直径 日本S 3400N型电子扫描显微镜 扫描SRV试验后的上试件磨斑形貌 分析试件磨损 X射线光电子能谱分析磨斑表面元素 T202在润滑脂中的极压 抗磨特性 含不同浓度ZDDP锂基润滑脂的PB变化趋势图 1 Alkalescencegrease 2 Subaciditygrease 3 Acidgrease 适当添加硬脂酸有利于ZDDP形成抗磨膜 弱酸性条件下SRV试验摩擦系数和磨损相应结果 ZDDP质量分数为5 时 磨斑和摩擦系数均增加 ZDDP加入不宜过多 T202在润滑脂中的极压 抗磨特性 TCP在润滑脂中的极压 抗磨特性 TCP添加剂的含量对润滑脂PB值的影响 1 Alkalescencegrease 2 Subaciditygrease 1 Alkalescencegrease 2 Subaciditygrease 弱酸性对TCP增效作用 含不同质量分数TCP的弱碱性润滑脂的摩擦系数随时间变化图w TCP 1 0 2 1 3 2 4 3 5 4 6 6 TCP质量分数达到2 3 时 摩擦系数曲线在其他曲线下方 摩擦系数小 TCP质量分数大于3 时 摩擦系数反而增加 添加剂浓度过高 不利于抗磨膜形成 TCP在润滑脂中的极压 抗磨特性 当TCP含量为2 时 润滑脂摩擦系数平缓且较小 含不同质量浓度TCP的弱酸性润滑脂的摩擦系数随时间变化图w TCP 1 0 2 1 3 2 4 3 TCP在润滑脂中的极压 抗磨特性 酸碱性对润滑脂磨斑直径的影响 1 Alkalescencegrease 2 Acidgrease 摩擦系数变化 1 Alkalescencegreasewith2 TCP 2 Alkalescencegreasewith3 TCP 3 Subaciditygreasewith2 TCP 4 Subaciditygreasewith3 TCP 含TCP质量分数2 弱酸性润滑脂的抗磨性较好 TCP在润滑脂中的极压 抗磨特性 T321在润滑脂中的极压 抗磨特性 T321质量分数与PD值的关系曲线图 1 Alkalescencegrease 2 Subaciditygrease 添加剂质量分数高对锂基润滑脂的极压性能有利 且添加剂质量分数低时 弱酸性润滑脂极压性优于弱碱性润滑脂 含T321添加剂的弱润滑脂的摩擦系数图w T321 1 1 2 2 3 3 T321质量分数为1 时 摩擦系数变化较平缓 基本在0 113左右 润滑脂形成边界膜较稳定 当质量分数增大到2 和3 时 曲线变化幅度较大 T321添加剂中的活性元素与金属表面反应过快 摩擦系数反而增大 波动厉害 对抗磨性不利 T321在润滑脂中的极压 抗磨特性 可以看出随着润滑脂中T321的质量分数增大 磨斑直径逐渐增大 且用含T321质量分数3 的弱酸性锂基润滑脂润滑后 摩擦表面间润滑脂变黑 说明添加剂质量分数增加 磨损增加 可见 T321提高极压性能是以牺牲表面磨损为基础 添加剂的最佳添加质量分数为1 不宜过多 磨斑直径与T321质量分数的关系 T321在润滑脂中的极压 抗磨特性 摩擦机制分析 结晶示意图 受结晶速度影响 皂纤维产生结晶不完善点 成为极性添加剂的吸附点 金属表面和稠化剂纤维表面竞争吸引添加剂分子示意图 添加剂在皂纤维和金属表面存在竞争吸附 硬脂酸在皂分子结晶后调入润滑脂中 吸附力强的 COOH极性基团与皂纤维活性端结合 补充皂纤维中结晶不完善空穴 稳定晶体 阻止添加剂吸附 硬脂酸与添加剂之间在金属表面还存在竞争吸附 但硬脂酸质量分数太高 过多吸附在摩擦副表面阻止添加剂的吸附 不利于抗磨膜的形成 摩擦机制分析 磨损表面磨斑SEM形貌和X能谱图 a alkalescencegreasewithnoadditive b subaciditygreasewithnoadditive c acidgreasewithnoadditive d subaciditygreasewith3 ZDDP e subaciditygreasewith2 TCP f subaciditygreasewith1 T321 g XPSspectraofareaa h XPSspectraofareab i XPSspectraofareac 摩擦机制分析 由上图可见 用含ZDDP的弱酸性锂基润滑脂润滑时 钢球摩擦表面没有明显黏着磨损 添加剂中硫 磷 锌与铁 氧等元素形成抗磨膜 用含TCP的弱酸性锂基润滑脂润滑时 钢球摩擦表面出现轻微黏着磨损 添加剂中磷和稠化剂中碳与铁 氧等元素一起形成抗磨膜用含T321的弱酸性锂基润滑脂润滑时 钢球摩擦表面出现明显磨损条纹和磨损磨屑 由添加剂中的硫与铁 氧等元素形成抗磨膜 摩擦机制分析 说明 用含ZDDP或者TCP的弱酸性锂基润滑脂润滑时 形成的化学反应膜与金属表面联结牢固 使摩擦面平滑降低磨耗并提高油膜强度 保护表面不致发生严重粘着磨损 ZDDP抗磨性较TCP好 用含T321弱酸性锂基润滑脂润滑时 形成剪切强度低的抗磨表面层 减少摩擦并防止烧结 12 但表面层容易被磨损 摩擦机制分析 结论 硬脂酸对TCP ZDDP和T321的极压 抗磨性有增效作用 在摩擦副金属表面 但硬脂酸与极压 抗磨添加剂存在